18 czerwca 2019


W połowie lat osiemdziesiątych zafascynowały mnie – konstruktora różnych urządzeń, w tym też obrabiarek specjalnych – silniki liniowe. Wtedy produkowała je spółdzielnia w Łodzi. Katalog tych silników wykonany był na odbitkach światłokopii, z ręcznie wykonanymi tabelkami tych silników, ich wielkości i parametrów. Produkował również podobne silniki rzemieślnik-elektryk w Poznaniu, który używał ich do napędów w dzwonnicach kościelnych.

Aleksander Łukomski

Wymyślił te silniki brytyjski naukowiec, profesor Eric Laithwaite, ale złożyły się na to prace innych wybitnych fizyków. Pierwszy silnik liniowy opatentowano w 1890 roku, a około roku 1900 pojawiły się napędy czółenek tkackich w przemyśle włókienniczym, z użyciem silników liniowych. W 1923 roku uruchomiono w Nowym Jorku ruchomy chodnik wzdłuż ulic, od stacji kolejowej Grand Central Terminal do Times Square, napędzany silnikami liniowymi.

schemat silnika liniowego
Schemat budowy prostego silnika liniowego

W Polsce konstrukcja pierwszych silników liniowych powstała dopiero w 1973 roku w Ośrodku Badawczo-Rozwojowym Maszyn Elektrycznych KOMEL w Katowicach. Silnik liniowy typu SL-5-100 oraz SL-5-270 produkowała Fabryka Maszyn Elektrycznych EMA Indukta w Bielsku-Białej. Silniki zasilane z sieci 220/380 V przy prędkości synchronicznej 5 m/s miały siłę ciągu 100 N oraz 270 N. Produkcję silników przekazano w 1984 roku do Spółdzielni Pracy Technika w Łodzi.
Silnik liniowy o mocy około 1,5 kW wyglądem i wielkością przypominał większą cegłę. Cewki elektromagnesu zalane były żywicą, w prymitywnej formie, z wystającymi przewodami zasilającymi. Analogicznie do silników elektrycznych obrotowych, wirnik jest tutaj nazwany induktorem, czyli ferromagnetyczny rdzeń stalowy z umieszczonym w żłobkach uzwojeniem, wytwarzającym strumień magnetyczny, a stojanem jest listwa stalowa zwana bieżnikiem (są używane też inne nazwy), o teoretycznie nieskończonej długości. Możliwy jest ruch liniowy listwy przy stałym mocowaniu cewek lub ruch liniowy cewek przy stałym mocowaniu listwy. Ważne jest zachowanie odpowiedniej jednolitej szczeliny pomiędzy induktorem i stojanem. Można to uzyskać przez odpowiednio dokładne wykonanie i montaż obu zespołów, albo użycie rolek toczących się po odpowiednio ukształtowanej listwie (stojanie). Szczelina powinna mieścić się najczęściej w dziesiętnych częściach milimetra i powinna być równa na całej długości przesuwu. Stąd niekiedy wykonanie bieżnika jest dosyć trudne, zwłaszcza jeśli ma on kilka metrów długości.
Dzisiejsze silniki liniowe mają już inną budowę. Przeważnie cewki montowane są do korpusów z aluminium, a listwa wyposażona jest w magnesy, które zwiększają siłę i możliwości precyzyjnego sterowania całym napędem. W dawniejszych czasach był problem ze sterowaniem. Przykładowo, zastosowanie tego napędu do przesuwu bram obarczone było błędami. Jak było deszczowo (lub mgła) to napęd nie domykał bramy. Jak było sucho, to wszystko działało dobrze. Trzeba było stosować np. hamulce elektromagnetyczne na rolkach bramy i większe moce induktora, aby uniezależnić się od wpływu pogody. Dzisiaj nie ma już tych problemów. Silniki wyglądają elegancko w aluminiowych obudowach i działają bez zastrzeżeń. Można nimi precyzyjnie sterować, także w napędach posuwów w obrabiarkach.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (140) maj 2019